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                      3D碳納米管計算機芯片問世

                      作者:科研處    發表時間:2015-09-29    瀏覽量:2516

                          碳納米管使存儲器和處理器能采用三維方式堆疊在一起,從而大幅提高了芯片的運行速度。

                          美國研究人員表示,他們使用碳納米管替代硅為原料,讓存儲器和處理器采用三維方式堆疊在一起,降低了數據在兩者之間的時間,從而大幅提高了計算機芯片的處理速度,運用此方法研制出的3D芯片的運行速度有可能達到目前芯片的1000倍。

                          研究人員之一、斯坦福大學電子工程學博士候選人馬克斯·夏拉克爾解釋道,阻礙計算機運行速度的“攔路虎”在于,數據在處理器和存儲器之間來回切換耗費了大量的時間和能量。然而,解決這個問題非常需要技巧。存儲器和中央處理器(CPU)不能放在同一塊晶圓上,因為硅基晶圓必須被加熱到1000攝氏度左右;而硬件中的很多金屬原件在此高溫下就被融化了。

                          為此,夏拉克爾和導師薩布哈斯·米特拉等人將目光投向了碳納米管。夏拉克爾說,碳納米管具有重量輕、六邊形結構連接完美的特點,能在低溫下處理,與傳統晶體管相比,其體積更小,傳導性更強,并能支持快速開關,因此其性能和能耗表現遠遠好于傳統硅材料。

                          但利用碳納米管制造芯片并非易事。首先,碳納米管的生長方式非常不好控制;其次,存在的少量金屬性碳納米管會損害整個芯片的性能。研究人員想方設法解決了這些問題,并于2013年制造出全球首臺碳納米管計算機。然而,這臺計算機既慢又笨重,且只有幾個晶體管。

                          現在,研究人員更進了一步,研發了一種讓存儲器和晶體管層層堆積的方法,新的3D設計方法大幅降低了數據在晶體管和存儲器之間來回的“通勤”時間,新結構的計算速度為現有芯片的1000倍。而且,該研究團隊還利用芯片新架構,研制出了多個傳感器晶圓,可用于探測紅外線、特定化學物質等。接下來,他們打算對這套系統進行升級,制造更大更復雜的芯片。

                          總編輯圈點

                          電子元件的進化歷程從未停止,它們變得越來越小、越來越強大,同時越來越廉價,與此同時,科學家從來沒有停止過對于速度的追求。兩年前的秋天,斯坦福大學的一個科研團隊開發出世界上第一臺基于碳納米管制造的計算機,邁出了挑戰“硅芯片”計算機制造主流材料的第一步;兩年后的今天,科學家讓這款芯片成為時髦的3D碳納米管計算機芯片,我們不禁感嘆科學家的想象力,就連新的堆疊方式都能讓計算機芯片提高1000倍的速度,必須手工點個贊!